DE299121C - - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 26. FEBRUAR 1921

KLASSE 12m GRUPPE

Dr. Max Buchner in Heidelberg.

Bisher ist man für die Herstellung reiner Tonerde ausschließlich auf die teueren ausländischen Bauxite angewiesen, während keine ökonomischen und technisch ausführbaren Verfahren bekanntgegeben worden sind, um aus dem wohlfeilen, in großen Mengen überall vorkommenden Ton das genannte Produkt zu gewinnen. Nach dem in Gebrauch befindlichen alkalischen Aufschlußverfahren sind die Tone

ίο wegen ihres hohen Kieselsäuregehaltes nicht auf reine Tonerde zu verarbeiten, der Säureaufschluß scheiterte aber an der bisher nicht gelösten Schwierigkeit, das Eisen völlig zu beseitigen. Das vorliegende neue Verfahren überwindet diese Mängel auf äußerst einfachem Wege und schafft damit eine eigenartige Lösung der Aufgabe, billig reine Tonerde zu erzeugen.

Die Erfindung beruht auf dem Aufschluß

tonerdehaltiger Materialien, wie Ton, Bauxit, Aluminiumnitrid, tonerdehaltigem Abfallmate-' rial, mittels Säuren unter Abfiltrieren der ungelösten Bestandteile, dem Entzug der Säure aus den gebildeten Salzen mittels Ammoniaks und Bildung von Ammonsalzen, der Trennung des Aluminium- und Eisenhydroxydes mit Alkalilauge und der schließlichen Ausscheidung des Aluminiumhydroxydes aus der Alkali-AIuminatlauge nach bekannten Methoden, insbesondere durch Selbstfällung.

Es kann also die nach der Ausfällung des Tonerdehydrates verbleibende Alkalilaüge ständig wieder in den Prozeß eingeführt werden. Das im Filtrat der Sesquioxyde enthaltene Ammonsalz wird als wertvolles Nebenprodukt für sich gewonnen. Alle in die Reaktion eingeführten Stoffe werden ausgenutzt; es liegt ein vollständiger Kreisprozeß vor und es ist, abgesehen von den tonerdehaltigen Ausgangsstoffen, allein Energie aufzuwenden.

Beispielsweise arbeitet man in folgender Weise:

Ton wird mit' Schwefelsäure aufgeschlossen, die sowohl konzentriert als auch verdünnt genommen werden kann. Falls das Aufschlußgut in festem Zustande verbleibt, ist es mit Wasser auszuziehen. Die möglichst konzentrierte Lösung wird von der Kieselsäure abfiltriert und das Filtrat mit Ammoniak (wässerigem oder gasförmigem) gefällt. Letzteres begünstigt die Filtrierbarkeit des Niederschlages. Die gefällten Hydroxyde werden abgenutscht und ausgewaschen, Filtrat und Waschwasser gesammelt und auf Ammoniumsulfat verarbeitet. Das Gemisch von Aluminium- und Eisenhydroxyd wird in heiße Natronlauge eingetragen, evtl. die Lösung durch Erhitzen und Rühren unterstützt, die Flüssigkeit filtriert und aus dem Filtrat vom Eisenhydroxyd durch Selbstfällung die Tonerde gewonnen.

Zur weiteren Erläuterung mögen folgende Zahlen dienen.

100 kg Ton von etwa 30 Prozent Tonerdegehalt werden mit 115 kg Schwefelsäure von 60° Be erhitzt, bis eine Probe vollständigen Aufschluß zeigt, worauf mit etwa 150 1 Wasser ausgezogen bzw. verdünnt wird. Nach der Filtration wird diese Flüssigkeit heiß mit 162 kg 2oprozentigem Ammoniakwasser gefällt, der Niederschlag abgenutscht und der Nutscheninhalt mit etwa 200 1 heißer Natronlauge von 1,1 spezifischem Gewicht aufgenommen. Nach erneuter Filtration geschieht die Ausscheidung

der Tonerde unter eventueller Verdünnung und unter Rühren in der Kälte. Die Lauge wird für eine neue Operation bereitgestellt, das abfiltrierte Aluminiumhydroxyd entweder getrocknet oder durch Glühen in kalzinierte Tonerde übergeführt.

Man kann das Tonerdematerial auch zunächst in ■ Aluminiumnitrid verwandeln, was nach bekannten Verfahren geschieht. Das Nitridprodukt wird entweder unmittelbar in Schwefelsäure oder zur Gewinnung des Ammoniaks mit Wasser zersetzt. Das so erhaltene Ammoniak dient zur Fällung der Aluminiumsalzlösung. So wird also ein Teil des erforderlichen Am-■ 15 moniaks im Verfahren selbst erzeugt. Natürlich kann man für die Herstellung dieses Teiles Ammoniak aus Aluminiumnitrid auch von reiner Tonerde, wie sie die Erfindung an sich liefert, ausgehen. ' .

Schließlich können zur Fällung der Aluminiumsälzlösmig ·· auch ammoniakhaltige Abgase, z. B. Kokereigase, Mondgas oder ähnliche, genommen werden. Sonderbarerweise . stören nämlich die in solchen Industriegasen enthaltenen Verunreinigungen die Tonerdefällung nicht, was nach den für die Tonerdefällung in der Analyse gemachten Beobachtungen nicht zu erwarten gewesen wäre.
. Überhaupt wird die Ausführung des Verfahrens durch die Benutzung von einzelnen Operationen ermöglicht, die für die Analyse und verwandte Verfahren zur Gewinnung von Tonerdesalzen bereits bekannt sind; diese .werden aber durch die Erfindung in eigenartiger

und bisher nie vorgeschlagener Weise zu einem für die Technik neuen und mit besonderem Effekt verbundenen Tonerdegewinnungsverfahren vereinigt. Daß alle Erfinder bisher an diesem Wege vorbeigegangen sind, ist wohl durch die höchst komplizierten chemischen und physikalischen Eigenschaften der Tonerde, besonders durch die Schwierigkeiten ihrer Reinigung zu erklären. . i

Aus der analytischen Chemie ist allen Chemikern zur Genüge bekannt, daß sowohl die quantitative Fällung als auch die Filtration und. das Auswaschen der Tonerde höchst zeitraubende und unangenehme Operationen sind. Beim Fällen mit Ammoniak muß für einen großen Überschuß an Ammonsalzen gesorgt werden, um eine quantitative Abscheidung des Aluminiumhydroxydes zu sichern. Dieses wird in. schleimiger Form niedergeschlagen, setzt sich wegen seines hohen Wassergehaltes nicht

gut ab, verstopft die Filter und läßt sich schlecht .auswaschen, da es wegen seiner kolloidalen Natur hartnäckig Salze zurückhält. Deshalb sind auch in der Literatur eine ganze Anzahl von Kniffen und Methoden zur Verringerung I

der Schwierigkeiten angegeben worden. Gar j .nicht war aber daran zu denken, daß diese j eine Anwendung der Reaktion im großen ohne besondere Hilfsmittel zulassen sollten.

Überraschenderweise hat sich indessen gezeigt, ι daß das Verhalten der Tonerde bei betriebsmäßiger Arbeitsweise völlig von dem Geschilderten unterschieden ist. Dann ist es so günstig, daß sich die Operationen bequem vornehmen lassen. Die Kieselsäure ist nach dem sauren Aufschluß glatt wegzuschaffen. Bei der Tonerdefällüng ist ein Überschuß von Ammonsalzen und Ammoniak "entbehrlich. Das Aluminiumhydroxyd scheidet sich beim Arbeiten mit großen Mengen nicht in gallertartiger, Wasser stark festhaltender Form, sondern in pastenartigem Zustande ab. Diese Paste ähnelt zwar Seife und schließt in der konzentrierten Lösung viel größere Mengen von Salzen ein, trotzdem ist sie wegen ihrer erdigen Grundform weniger wasserhaltig, leichter auszuwaschen und völlig zu reinigen. Man braucht dazu sogar weniger Wasser als nach den angegebenen Erfahrungen bei der Analyse, wo bekanntlich in sehr verdünntem Zustand gearbeitet wird, zu erwarten gewesen wäre. Nach den von dort her bekannten Schwierigkeiten war auch an eine technisch wirtschaftliche Weiterreinigung der Tonerde mit Alkali gar nicht zu denken. Denn die absorbierten Mengen Ammoniak und Ammonsalze wären glatt verloren gewesen. Ein solcher Prozeß konnte keinen Techniker reizen. Erst die vom Erfinder ermittelte vollständige Auswaschungsmöglichkeit schafft die Basis für eine technische Durchführung und für die eigenartige Gestaltung des neuen Tonerde-Herstellungsverfahrens als Kreisprozeß.

Gegenüber den bisher bekannten Tonerdeerzeugungsverfahren hat die Neuerung dann folgende Vorzüge:

Man kann sowohl Bauxit als auch Ton und ähnliche tonerdehaltige Rohstoffe oder Abfallprodukte ohne Rücksicht auf selbst erhebliche Verunreinigungen durch Kieselsäure und Eisenoxyd benutzen. Es sind deshalb häufig vorkommende und billige Materialien für die Tonerde- und Aluminiumindustrie zugänglich geworden, die bisher gar nicht als Ausgangsstoffe in Betracht kamen. Andererseits ist die Wirtschaftlichkeit nicht bloß im billigen Rohmaterial, sondern auch durch die wertvollen Nebenprodukte, vor allem die Ammonsalze, begründet. So werden die Gestehungskosten der reinen Tonerde erheblich vermindert.

Infolge Vereinigung eines Säure- mit einem alkalischen Verfahren über die Brücke des Ammoniaks werden schließlich gegenüber dem jetzt vorherrschenden Bayerschen Tonerdegewinnungsverfahren eine Reihe wichtiger chemisch technischer Vorteile errungen." Die Apparatur ist einfacher, besonders hoher Kraftverbrauch und Abnutzung kommen nicht in Frage, umständliche Rührarbeit, hoher Druck und

hohe Temperatur sind völlig unnötig. Das Aluminiumhydroxyd wird in leicht löslicher Form erhalten, es löst sich deshalb bequem in der Alkalilauge. Die nach der Tonerdeausfällung verbleibende Aluminatlauge braucht nicht konzentriert zu werden. Man kann sie immer wieder unmittelbar verwenden, ohne sie nennenswert ergänzen zu müssen, da ja Ver-

■ luste durch Kieselsäure wie beim Bayerschen

ίο Verfahren ausgeschlossen sind.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung reiner Tonerde aus Ton und anderen, insbesondere mit Kieselsäure und Eisenoxyd verunreinigten Tonerdematerialien, dadurch gekennzeichnet, daß unter gleichzeitiger Gewinnung von Ammonsalz das mit Säure aufgeschlossene Material nach Abfiltrieren der Kieselsäure mit Ammoniak behandelt, der Niederschlag durch Alkali getrennt und aus der Alkalilösung Tonerde in üblicher Weise ausgeschieden wird.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak zum Entzug der Säure zum Teil dadurch gewonnen wird, daß man die Tonerde erst in Aluminiumnitrid überführt. ·
3. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entzug der Säure ammoniakhaltige Abgase (z. B. Kokerei- oder Mondgas) dienen.